Aluminium AlZnMgCu: Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen

Umfassender Überblick

AlZnMgCu-Legierungen gehören zur 7xxx-Reihe der Aluminiumlegierungen, wobei Zink das Hauptlegierungselement ist und Magnesium sowie Kupfer bedeutende sekundäre Elemente darstellen. Diese Legierungen sind wärmebehandelbar und ihre Festigkeit beruht hauptsächlich auf dem Ausscheidungshärten durch Lösungsglühen, Abschrecken und künstliches Altern. Typische hochfeste Vertreter dieser Familie, wie AA 7075, bieten eines der besten Festigkeits-Gewichts-Verhältnisse unter den gewalzten Aluminiumlegierungen, wobei sie allerdings Abstriche bei der absoluten Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit im Vergleich zu Legierungen mit geringerer Festigkeit machen. Sie werden weit verbreitet in der Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, im Hochleistungs-Sportgerätebereich sowie in bestimmten automobilen Strukturbauteilen eingesetzt, bei denen hohe statische oder Dauerfestigkeiten eine entscheidende Konstruktionsvorgabe sind.

Die Hauptlegierungselemente im Al–Zn–Mg–Cu-System sind Zink (fördert ausscheidungshärtende Partikel), Magnesium (bildet mit Zink härtende Ausscheidungen) und Kupfer (erhöht die Festigkeit, kann aber die Korrosionsbeständigkeit reduzieren und die Anfälligkeit für Spannungskorrosionsrisse (SCC) erhöhen). Minderzusätze wie Chrom und Zirkonium werden zur Kornfeinung und Steuerung der Rekristallisation eingesetzt, um die Festigkeit in thermomechanisch verarbeiteten Produkten zu erhalten. Diese Legierungen werden gegenüber der 6xxx- oder 5xxx-Serie bevorzugt, wenn höchste Festigkeit und Bruchzähigkeit bezogen auf die Masse Priorität haben, und gegenüber rostfreien Stählen, wenn Gewichtseinsparungen bei vergleichbarer Steifigkeit und Dauerfestigkeit angestrebt werden. Die Auswahl wird häufig durch einen Kompromiss zwischen mechanischer Leistung (Festigkeit, Steifigkeit, Ermüdung) und dem Bedarf an Korrosionsschutzmaßnahmen wie Beschichtungen, Claddings oder Übertaluminiumierung bestimmt.

Fertigungstechnische Erwägungen beeinflussen die Wahl einer bestimmten AlZnMgCu-Legierung und des Zustands maßgeblich. Die Wärmebehandlungsfähigkeit, Verfügbarkeit in Produktformen (Platte, Blech, Strangpressprofile) sowie die Möglichkeit von Nachbehandlungen nach dem Schweißen oder Umformen entscheiden, ob ein Bauteil das volle Potenzial der Legierung ausschöpfen kann. Die Kombination aus hoher Festigkeit, angemessener Bearbeitbarkeit und Anpassungsfähigkeit an Standardverfahren des Aluminiumverbindens und der Oberflächenbehandlung macht AlZnMgCu-Legierungen zur praktischen Wahl für konstruktive Bauteile, bei denen Masseneffizienz entscheidend ist.

Konstrukteure müssen auch Umwelt- und Lebenszyklusanforderungen bei der Spezifikation von AlZnMgCu berücksichtigen. Korrosionsschutzstrategien, Anfälligkeit für Spannungskorrosionsrisse unter Zugspannungen und bei bestimmten Zuständen sowie die Empfindlichkeit der Eigenschaften gegenüber Dicke und thermischer Vorgeschichte sind Faktoren, die Materialauswahl, Fertigungsweg und Wartungspläne beeinflussen. Das Ergebnis ist eine leistungsfähige Legierungsfamilie, die unverzichtbar ist, wenn ein gewichtssensitives Designziel vorliegt und adäquate Maßnahmen zur Korrosions- und Schweißbarkeitssicherung umgesetzt werden.

Wärmebehandlungszustände

Zustand	Festigkeitsniveau	Dehnung	Umformbarkeit	Schweißbarkeit	Bemerkungen
O	Niedrig	Hoch	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	Vollständig geglüht; maximale Duktilität und Umformbarkeit
T4	Niedrig–Mittel	Mittel	Gut	Gut	Gelöst und natürlich gealtert; Zwischenzustand
T6	Hoch	Niedrig–Mittel	Befriedigend	Schlecht–Befriedigend	Gelöst und künstlich gealtert für höchste Festigkeit
T73 / T76	Mittel–Hoch	Mittel	Verbessert	Besser als T6	Übertaluminiumiert für verbesserte SCC-Beständigkeit und Zähigkeit
T651	Hoch	Niedrig–Mittel	Befriedigend	Schlecht–Befriedigend	T6 mit Spannungsabbau durch Strecken oder Druckbehandlung
H112 / H116	Variabel	Variabel	Variabel	Variabel	Handelsübliche Zustände mit teilweisem Kontrolle der Eigenschaften
H14	Mittel	Niedrig	Befriedigend	Schlecht–Befriedigend	Kaltverfestigt und teilweise geglüht; für Strangpressprofile und Bleche verwendet

Der Wärmebehandlungszustand hat einen dominierenden Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften, die Korrosionsbeständigkeit und das Umformverhalten von AlZnMgCu-Legierungen. Spitzenfestigkeitszustände wie T6 maximieren Zug- und Streckgrenzen, verringern jedoch deutlich die Duktilität und erschweren Umformen sowie Schweißen ohne nachfolgende Wiederherstellung.

Eine Übertaluminiumierung auf T73/T76 reduziert den Antrieb für Spannungskorrosionsrisse und verbessert die Beständigkeit gegen Ablösung und Korngrenzenangriff, zulasten einer messbaren Abnahme von Streck- und Zugfestigkeit. Die Wahl des Zustands ist daher ein Kompromiss zwischen erforderlicher Spitzenfestigkeit und Umweltbeständigkeit.

Chemische Zusammensetzung

Element	%-Bereich	Bemerkungen
Si	≤ 0.40	Verunreinigung; fördert Gießflüssigkeit und kann intermetallische Phasen bilden, die die Zähigkeit vermindern
Fe	≤ 0.50	Verunreinigung; bildet spröde intermetallische Phasen, die die Duktilität und Korrosionsbeständigkeit verringern können
Mn	≤ 0.30	Grobewebestrukturmodifikator; begrenzt bei 7xxx wegen nachteiliger intermetallischer Phasen
Mg	1.5 – 3.0	Festigkeitsbeitragender; bildet MgZn2-Ausscheidungen mit Zn während des Alterns
Cu	0.5 – 2.5	Erhöht Festigkeit und Zähigkeit, erhöht jedoch Korrosions- und SCC-Anfälligkeit
Zn	3.5 – 8.0	Primäres härtendes Element; höherer Zn-Gehalt steigert Spitzenfestigkeit durch Ausscheidungen
Cr	0.04 – 0.35	Steuert Rekristallisation und Kornstruktur, verbessert Zähigkeit und Korngrenzenbeständigkeit
Ti	≤ 0.20	Kornfeiner während des Erstarrens und der thermomechanischen Verarbeitung
Andere	Al-Balance + Spuren	Spurenelemente und Restlegierungen (z.B. Zr) zur Kornkontrolle und Texturmodifikation

Die Legierungschemie von Al–Zn–Mg–Cu ist optimiert, um die Bildung feiner GP-Zonen und MgZn2 (η′/η)-Ausscheidungen während des Alterns zu fördern, die die primären Härtungsphasen darstellen. Kupfer modifiziert den Ausscheidungsablauf und trägt zu erhöhter Spitzenfestigkeit und Zähigkeit bei, verändert jedoch auch das elektrochemische Verhalten und erhöht das Risiko lokaler Korrosion und Spannungskorrosionsrisse, sofern dies nicht durch Zustandswahl oder Cladding kompensiert wird.

Spurenelemente wie Chrom und Zirkonium sind gezielte Mikrolegierungszusätze zur Festlegung der Korngrenzen und Steuerung der Rekristallisation während des Warmumformens und thermischer Zyklen. Die Kontrolle von Verunreinigungen wie Eisen und Silizium ist entscheidend, da deren intermetallische Phasen als Initiationsstellen für Rissbildung und lokale Korrosion bei hochfesten Zuständen wirken.

Mechanische Eigenschaften

AlZnMgCu-Legierungen zeigen ein breites Spektrum mechanischer Eigenschaften, abhängig von Zustand, Produktform und Dicke. Im Spitzen-Zustand T6 weisen diese Legierungen hohe Zugfestigkeiten und entsprechend hohe Streckgrenzen auf, bei Duktilitätswerten typischerweise im einstelligen bis niedrigen zweistelligen Prozentbereich. Im geglühten oder gelösten Zustand besitzt dieselbe Legierung deutlich höhere Dehnung und geringere Streckgrenzen, was Umformprozesse ermöglicht, die im T6-Zustand nicht möglich wären.

Das Ermüdungsverhalten ist generell ausgezeichnet bei kontrollierter Kornstruktur und minimalen Oberflächenfehlern, was die Legierung für Anwendungen mit zyklischer Belastung prädestiniert. Allerdings sind Ermüdung und Bruchzähigkeit empfindlich gegenüber verbleibenden Zugspannungen und mikroskopischen Heterogenitäten; eine Übertaluminiumierung (T73/T76) kann die Rissfortschrittswiderstandsfähigkeit bezüglich Ermüdung verbessern, allerdings auf Kosten geringerer statischer Festigkeit. Dickenwirkungen sind ausgeprägt: dickere Bauteile zeigen oft reduzierte Festigkeit aufgrund langsamerer Abschreckraten und gröberer Ausscheidungsverteilung, weshalb Fertigungskontrollen wie Abschreckhemmung oder abgestimmte Alterungszyklen notwendig sind.

Die Härte folgt dem Zugfestigkeitsverhalten, wobei Spitzenzustände deutlich höhere Härtewerte gegenüber geglühten oder natürlich gealterten Zuständen aufweisen. Wärmeeintrag durch Schweißen oder lokal hohe Temperaturen führt zu weicheren Zonen (weld heat affected zone, HAZ) durch Auflösung oder Vergröberung der härtenden Ausscheidungen, was die lokale Streck- und Ermüdungsfestigkeit herabsetzt und häufig nachfolgende Wärmebehandlungen oder Konstruktionsmaßnahmen erforderlich macht.

Eigenschaft	O/geglüht	Wesentlicher Zustand (z. B. T6/T651)	Hinweise
Zugfestigkeit	250 – 350 MPa	480 – 620 MPa	Großer Bereich abhängig von Legierungsvariante und Blechdicke; T6 nahe den Spitzenwerten
Streckgrenze	120 – 300 MPa	410 – 540 MPa	Streckgrenze steigt deutlich mit Alterung; Verhältnis Streckgrenze/Zugfestigkeit variiert je nach Zustand
Dehnung	12 – 20 %	5 – 15 %	Duktilität reduziert im Höchstalterszustand; Umformung leichter im O/T4-Zustand
Härte	60 – 95 HB	135 – 165 HB	Härte korreliert mit Ausscheidungsdichte und Zustand; gemessene Werte abhängig von Oberflächenzustand

Physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Wert	Hinweise
Dichte	2,78 – 2,82 g/cm³	Etwas geringer als bei Stahl; hervorragende Masseneffizienz für Strukturbauteile
Schmelzbereich	~480 – 635 °C	Solidus–Liquidus-Intervall abhängig von Zink- und Kupfergehalt; Betriebszustände nahe eutektischem Schmelzen vermeiden
Wärmeleitfähigkeit	120 – 160 W/m·K	Niedriger als reines Al, aber immer noch hoch im Vergleich zu Stählen; Vorteile bei thermischer Pfadgestaltung
Elektrische Leitfähigkeit	20 – 35 % IACS	Reduziert gegenüber reinem Aluminium durch Legierung; Dicke und Zustand haben geringen Einfluss
Spezifische Wärmekapazität	~870 – 910 J/kg·K	Ungefährer Wert bei Raumtemperatur für thermische Masseplanung
Wärmeausdehnung	23–24 µm/m·K (20–100 °C)	Typische Ausdehnung von Aluminium; wichtig für Konstruktion von Verbindungen mit verschiedenen Materialien

AlZnMgCu-Legierungen bewahren viele der günstigen physikalischen Eigenschaften von Aluminium, insbesondere die geringe Dichte und die relativ hohe Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Eisenwerkstoffen. Diese Eigenschaften machen sie attraktiv für Anwendungen mit Anforderungen an thermisches Management und leichte Strukturbauteile. Bei elektrischen Anwendungen muss jedoch die geringere elektrische Leitfähigkeit gegenüber reinem Aluminium berücksichtigt werden.

Die thermische Stabilität und das Schmelzverhalten setzen praktische Grenzen für thermische Belastungen während der Verarbeitung und Nutzung. Die ausscheidungshärtende Mikrostruktur ist temperaturempfindlich: eine längere Exposition oberhalb von etwa einem Drittel bis zur Hälfte der Schmelztemperatur (absolut) führt zu Erweichung und Verlust mechanischer Festigkeit, was besonders bei Schweiß-, Lötarbeiten und Hochtemperatureinsatz relevant ist.

Produktformen

Form	Typische Dicke/Größe	Festigkeitsverhalten	Gängige Zustände	Hinweise
Blech	0,4 – 6,0 mm	Gute Dickentoleranzen erforderlich, insbesondere bei dicken Blechen	T6, T651, T73	Häufig für Strukturbeplankungen und Paneele; Abschreckungsempfindlichkeit bei dickeren Bereichen
Platte	6 – 200 mm	Festigkeit kann durch langsamere Abkühlung mit Dicke abnehmen	T6, T651, T73	Schwere Platten benötigen kontrolliertes Abschrecken und Anlassen zur Erhaltung der Eigenschaften
Strangpressprofil	Komplexe Profile, verschiedene Wandstärken	Struktur profitiert von nachträglicher Alterung	T6, T73, H112	Für hochfeste Strukturprofile und Anschlüsse eingesetzt
Rohr	Von dünn- bis dickwandig	Schweißen und Umformen beeinflussen lokale Eigenschaften; hoher Druckdurchsatz in T6	T6, T73	Wärmeübertrager und Strukturrohre, wo Verhältnis Festigkeit zu Gewicht kritisch ist
Stab/Rundstahl	Durchmesser bis mehrere hundert mm	Gute Zerspanbarkeit; große Abschnitte erfordern thermische Behandlung	T6, O, T73	Für Schmiedeteile, bearbeitete Komponenten und Luftfahrtbeschläge verwendet

Die Fertigungsverfahren unterscheiden sich je nach Produktform: Bleche und Platten werden üblicherweise auf Produktionsniveau lösungsgeglüht, anschließend abgeschreckt und gealtert, während Strangpressprofile eine sorgfältige Kontrolle der Abschreckraten und teils direkte Alterung benötigen, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Plattendicke und Abschreckbarkeit sind wichtige Parameter für die Konstruktion; wo maximale Zustandsgleichmäßigkeit gefordert ist, werden dünnere Abschnitte oder nachträgliche Homogenisierungen spezifiziert.

Anwendungen bestimmen die Wahl von Produktform und Zustand; zum Beispiel verwenden Luftfahrt-Strukturplatten gewalztes Blech im Zustand T6/T651 mit Ummantelung oder Korrosionsschutz, während Marine-Strukturelemente oft überalterte Zustände und Oberflächenbehandlungen nutzen. Bearbeitungszugaben und Verzugssteuerung werden ebenfalls durch Produktform und Zustand beeinflusst.

Äquivalente Werkstoffnummern

Norm	Werkstoffnummer	Region	Hinweise
AA	7075 / AlZnMgCu	USA	7075 ist der gebräuchlichste handelsübliche Vertreter hochfester Al–Zn–Mg–Cu-Legierungen
EN AW	7075	Europa	EN AW-7075 entspricht der europäischen Legierungsnummer; ähnliche Chemie und Zustände
JIS	A7075	Japan	Japanische Bezeichnung für die 7075-Familie mit regionsspezifischen Verarbeitungstoleranzen
GB/T	7075	China	Chinesische Norm umfasst 7075-Äquivalente und Wärmebehandlungsangaben

Feine Unterschiede zwischen den Normen ergeben sich aus Toleranzen bezüglich Verunreinigungen, genauen Zusammensetzungsfenstern und zulässigen mechanischen Eigenschaftsbereichen in jedem Zustand. Für sicherheitskritische Luftfahrt- oder sicherheitsrelevante Bauteile wird die Beschaffungsspezifikation eine bestimmte Norm und Zustand mit spezifizierten Prüf- und Zertifizierungsanforderungen referenzieren, um Austauschbarkeit und reproduzierbare Leistung sicherzustellen.

Regionale Wärmebehandlungspraktiken und zulässige Zustände (z. B. die Bezeichnung T651 vs. T6511 vs. T73) können Unterschiede in der Restspannungssteuerung und Dehnungszielen verursachen, selbst bei nominal identischer Chemie. Zeichnungsangaben sollten stets mit Lieferanten-Walzzeugnissen und Prüfnachweisen abgeglichen werden.

Korrosionsbeständigkeit

AlZnMgCu-Legierungen weisen moderate allgemeine Korrosionsbeständigkeit in atmosphärischen Umgebungen auf, sind jedoch anfälliger für lokalisierte Korrosionsformen wie Lochfraß und Blätterkorrosion sowie Spannungsrisskorrosion im Vergleich zu 5xxx- und einigen 6xxx-Legierungen. Der Kupfergehalt und das hohe Zn:Mg-Verhältnis verstärken die elektrochemische Heterogenität und fördern lokal begrenzten Angriff bei Clorid-exponierten Umgebungen; daher sind Schutzbeschichtungen, Ummantelungen (Alclad) oder opferanodische Maßnahmen in maritimen und küstennahen Anwendungen üblich. Überalterung auf T73/T76 oder Ummantelung mit hochreinen Aluminiumschichten verbessert den Schutz gegen Blätterkorrosion und SCC erheblich, reduziert jedoch die erreichbare Höchstfestigkeit.

Marine Einsatzbedingungen erfordern sorgfältige Schutzmaßnahmen: In Meerwasser und Spritzwasserzonen können ungeschützte hochfeste AlZnMgCu-Legierungen sehr schnell Leistungseinbußen durch Lochfraß und Spannungsrisskorrosion erleiden, besonders unter Zugbeanspruchung. Konstruktive Maßnahmen beinhalten den Einsatz opferanodischer Beschichtungen, kathodischen Schutz, Auswahl überalterter Zustände und das Vermeiden von Spaltgeometrien. Schraubverbindungen und Baugruppen werden üblicherweise von fremden Metallen isoliert oder korrosionsbeständiges Verbindungsmaterial verwendet, um galvanisch beschleunigte Angriffe auf Aluminium zu vermeiden.

Spannungsrisskorrosion ist eine bedeutende Schadensursache bei hochfesten Zuständen unter anhaltender Zugspannung in korrosiven Chloridumgebungen. Die Anfälligkeit kann durch Senken der Streckgrenze (Überalterung), Aufbringen von Druckeigenspannungen (Peening) oder chemische Änderung der Legierung reduziert werden. Im Vergleich zu 6xxx-Legierungen (z. B. 6061) haben 7xxx-Legierungen höhere Festigkeit, erfordern aber strengere Umweltkontrollen und konstruktive Maßnahmen, um SCC-bedingte Ausfälle zu vermeiden.

Fertigungseigenschaften

Schweißbarkeit

Das Schweißen von AlZnMgCu-Legierungen ist in Höchstalterszuständen herausfordernd, da die Wärmeeinbringung die härtenden Ausscheidungen auflöst oder gröber macht, was zu einem erweichten Wärmeeinflussbereich mit deutlich reduzierter Streck- und Ermüdungsfestigkeit führt. Schmelzschweißverfahren wie TIG und MIG sind für Reparaturen und Fertigung geeignet, jedoch sind Schweißnaht und Wärmeeinflusszone generell erheblich schwächer als das Grundmaterial im T6-Zustand, sofern keine nachträgliche Lösungsglühung und Alterung durchgeführt wird, was bei Baugruppen oft nicht praktikabel ist. Als Zusatzwerkstoffe werden häufig 5356 oder 4043 verwendet; 5356 (Al–Mg) bietet bessere Festigkeit, und speziell formulierte Zusatzwerkstoffe für 7xxx-Legierungen können galvanische und Festigkeitsunterschiede minimieren. Heißrissbildung ist bei hochzinkhaltigen Legierungen ein Risiko, daher sind Schweißvorbereitung, Verbindungsgestaltung und Wärmeeinbringung streng zu kontrollieren.

Zerspanbarkeit

Die Zerspanbarkeit von AlZnMgCu ist im Vergleich zu Stählen im Allgemeinen gut, mit vorhersehbarer Spanbildung und niedrigen Schnitttemperaturen, jedoch führen die hohe Festigkeit und Härte alterungsgehärteter Zustände zu erhöhtem Werkzeugverschleiß gegenüber weicheren Aluminiumlegierungen. Hartmetallwerkzeuge mit scharfer Geometrie und positivem Spanwinkel werden bevorzugt, um Spanabfuhr zu optimieren und das Anbacken zu minimieren; Schnittgeschwindigkeiten sind höher als bei Stählen, müssen aber begrenzt werden, um übermäßige Oberflächentemperaturen und lokale Zustandsänderungen zu vermeiden. Für luftfahrttechnische Komponenten mit engen Toleranzen sind Zugabe für Spannungsabbau und Verzugskontrolle während der Bearbeitung und anschließenden Finishprozessen essenziell, um Maßhaltigkeit und mechanische Leistungsfähigkeit sicherzustellen.

Umformbarkeit

Kaltumformen ist am effektivsten bei den Anarbeitungszuständen O, T4 oder teilweise geglüht, bei denen die Zähigkeit für Biege- und Tiefziehvorgänge ausreichend ist, während T6- und H14-Zustände weniger gut umformbar sind und bei starken Biegungen eher zum Rissbildung neigen. Die minimalen Biegeradien richten sich nach dem Anarbeitungszustand und der Blechdicke; eine konservative Faustregel für T6-Blech ist ein minimaler Innenbiegeradius von 1–2× Blechdicke, während weichere Zustände je nach Werkzeug und Niederhalter Radien nahe oder unter 1× Blechdicke zulassen können. Werden komplexe Geometrien gefordert, empfiehlt sich eine Umformung in weicheren Zuständen mit anschließender kontrollierter Wärmebehandlung zur Festigkeitsrückstellung oder die Konstruktion mit Einfassungen und inkrementeller Umformung, um Ausfälle des Werkstücks zu vermeiden.

Wärmebehandlungsverhalten

AlZnMgCu-Legierungen sind klassische wärmebehandelbare Legierungen; die wesentlichen thermo-mechanischen Prozessschritte umfassen Lösungsglühen, Abschrecken und künstliches Altern. Das Lösungsglühen wird typischerweise bei Temperaturen um 470–480 °C durchgeführt, um lösliche Zn- und Mg-Elemente in einer übersättigten festen Lösung zu binden, gefolgt von schnellem Abschrecken (Wasser- oder Polymerabschreckung), um diese Übersättigung zu erhalten. Das künstliche Altern (T6) findet bei Temperaturen um 120–160 °C über festgelegte Zeiten statt, wodurch feine η′- und GP-Zonen-Ausscheidungen gebildet werden, die maximale Härte und Festigkeit verleihen.

Das natürliche Altern (T4) ermöglicht eine Zwischenfestigkeit und dient als Ausgangspunkt für einige Fertigungsfolgen, während Überalterungsbehandlungen (T7/T73/T76) gezielt gröbere Ausscheidungen erzeugen, um die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion zu verringern und Bruchzähigkeit sowie Maßhaltigkeit zu verbessern. Die Bezeichnung T651 beschreibt einen T6-Zustand mit kontrollierter Spannungsrelaxation (Richten oder Drucknachbehandlung) nach dem Abschrecken, wodurch Verzugserscheinungen bei präzisen Bauteilen verringert werden. Die Prozesskontrolle der Abschreckgeschwindigkeit ist entscheidend; dickere Bauteile, die langsamer abschrecken, erreichen nicht dieselbe Übersättigung und zeigen daher geringere erreichbare Festigkeiten.

Das nicht wärmebehandelbare Verhalten in H-Zuständen beruht auf Kaltverfestigung durch plastische Verformung; die hochfesten AlZnMgCu-Familien sind jedoch meist für die Festigkeitsentwicklung auf Wärmebehandlung ausgelegt statt auf Kaltumformung. Das Glühen stellt durch Rekristallisation und Auflösung von Ausscheidungsphasen die Zähigkeit wieder her und ermöglicht Umformeinsätze vor dem erneuten Altern.

Leistung bei hohen Temperaturen

Die Festigkeit von AlZnMgCu-Legierungen nimmt mit steigender Temperatur schnell ab; ab Temperaturen von etwa 100 °C treten erhebliche Festigkeitsverluste auf, und der Einsatz als tragendes Bauteil über ca. 150 °C ist meist eingeschränkt. Die für die Festigkeit verantwortlichen Ausscheidungen wachsen bei erhöhten Temperaturen oder lösen sich auf, was zu einer Erweichung sowie reduzierter Streck- und Ermüdungsfestigkeit führt. Die Oxidation bei moderaten Temperaturen ist bei Aluminium im Vergleich zu Stahl gering, aber die schützenden Oxidschichten verhindern nicht die Mikrostrukturvergröberung.

Für geschweißte Bauteile ist das Verhalten der Wärmeeinflusszone (HAZ) bei erhöhten Temperaturen eine wesentliche Herausforderung: Lokale Überalterung oder Auflösung von Ausscheidungen verursacht weiche Zonen, die bei zyklischer Belastung oder kriechanfälligen Anwendungen Versagensursache sein können. Für Konstruktionen bei hohen Temperaturen ist die Auswahl thermisch stabilerer Legierungen oder die Integration von Wärmebarrieren sowie häufige Inspektionsintervalle erforderlich.

Anwendungsbereiche

Branche	Beispielkomponente	Warum AlZnMgCu verwendet wird
Luft- und Raumfahrt	Flügelhauben, Rumpfrahmen, Beschläge	Außergewöhnliches Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und hohe Bruchzähigkeit in Strukturbauteilen
Schiffbau	Hochfeste Rumpf-Beschläge, Masten	Hohe statische Festigkeit mit Korrosionsschutzmaßnahmen; Gewichtsersparnis entscheidend
Automobil	Hochleistungsfahrwerksteile, Aufhängungskomponenten	Gewichtsreduktion und Steifigkeit, wenn Masseneffizienz die Dynamik verbessert
Verteidigung	Panzergehäuse, Raketenkörper	Hohe Festigkeit bei geringem Gewicht für Nutzlastoptimierung
Sport & Freizeit	Hochwertige Fahrradrahmen, Kletterausrüstung	Hohe spezifische Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit für leistungsorientierte Ausrüstung

AlZnMgCu-Legierungen bleiben die bevorzugte Werkstoffwahl, wenn das Designziel maximale strukturelle Effizienz pro Masseeinheit betont und kontrollierte Fertigung sowie Korrosionsschutzmaßnahmen angewendet werden können. Die Legierungsfamilie trägt kritische Komponenten in Branchen, in denen statische und Ermüdungsbelastungen die Konstruktionsanforderungen dominieren.

Auswahlhinweise

Beim Einsatz von AlZnMgCu in Bauteilen sollte sie bevorzugt gewählt werden, wenn Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und Ermüdungsbeständigkeit vorrangige Anforderungen sind und Fertigungsverfahren Wärmebehandlung und Korrosionsschutz integrieren können. Wenn maximale Duktilität, Leitfähigkeit und einfache Schweißbarkeit gefordert sind, übertrifft kommerziell reines Aluminium (z. B. 1100) AlZnMgCu in diesen Eigenschaften, jedoch auf Kosten der strukturellen Kapazität.

Im Vergleich zu kaltverfestigten Legierungen wie 3003 oder 5052 bietet AlZnMgCu deutlich höhere statische und Ermüdungsfestigkeit, erfordert aber typischerweise stärkeren Korrosionsschutz und zeigt in Spitzenanarbeitungszuständen geringere Umformbarkeit. Im Vergleich zu gebräuchlichen wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 oder 6063 liefert AlZnMgCu meist höhere Spitzenfestigkeit und häufig bessere Ermüdungsleistung, kann jedoch kostenintensiver sein, schlechter schweißbar ohne Nachbehandlung und anfälliger für Spannungsrisskorrosion ohne Überalterung oder Schutzmaßnahmen.

AlZnMgCu sollte eingesetzt werden, wenn die Auslegungslebensdauer unter zyklischer Belastung, Steifigkeit pro Masse und minimiertes Bauteilgewicht die höheren Fertigungs- und Korrosionsschutzkosten überwiegen. Für aggressive Umgebungen sind überalterte oder plattierte Varianten zu wählen, während Spitzenanarbeitungszustände auf Bauteile zu beschränken sind, die nur begrenzter oder kontrollierter korrosiver Belastung ausgesetzt sind.

Abschließende Zusammenfassung

AlZnMgCu-Legierungen vereinen einige der höchsten Festigkeiten und günstige Ermüdungseigenschaften unter den schmiedbaren Aluminiumwerkstoffen, wodurch sie für gewichts- und leistungsorientierte technische Anwendungen unverzichtbar sind. Ihr verantwortungsvoller Einsatz erfordert sorgfältige Auswahl des Anarbeitungszustands, Korrosionsschutzmaßnahmen und Prozesskontrolle, um das Leistungspotenzial der Legierung zu realisieren, ohne die Dauerhaftigkeit im Einsatz zu beeinträchtigen.